(共24张PPT)
第二十章 能源与能量守恒
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课标 要求 1.列举常见的不可再生能源和可再生能源
2.知道能量守恒定律，列举能量转化和转移具有方向性的常
见实例
3.知道核能的特点和核能利用可能带来的问题
4.从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性
核心 素养 1.物理观念：知道能量的转移和转化具有方向性，能说出能
源与人类生存和社会发展的关系，能列举区分常见的不可再生
能源和可再生能源，知道核能的特点，了解世界和我国能源利
用的状况、趋势
核心 素养 2.科学思维：运用与能量和能源有关的物理观念，如能量守
恒定律、能量的转移或转化的方向性等，分析解决生活中与能
源和可持续发展相关的问题
3.科学探究：通过对各种能源形成、分类、应用等相关信息
的收集和整理，掌握科学研究的基本技能
4.科学态度与责任：形成节约能源、环境保护和循环利用等
意识，了解我国核电技术和聚变技术的发展，了解我国新能源
技术的发展与应用，建立科学发展观
续表
第二十章 能源与能量守恒
20.1 能源 20.2 开发新能源
20.1 能源 20.2 开发新能源
新知预习 导学
知识梳理
1.能源的分类
分类 定义 示例
可再生能源 可以在自然界里_______ ___地得到的能源 太阳能、______、___________
_________、地热能等
不可再生 能源一旦被消耗，是不 能______的能源 ____、____________________、天然气、矿物能源等
源源不断
水能
风能（答案不唯一）
再生
煤
石油（答案不唯一）
2.太阳能
（1）太阳不断向四周辐射以____和____为主要形式的能量，这就是太阳能。
光
热
（2）太阳能的吸收和利用
①植物吸收：通过植物的__________把太阳能转化和储存起来，再以草
木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来。
②气水循环：通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海
流等释放出来。
光合作用
③海洋吸收：被海洋中的海水吸收，成为海洋的____能。
④直接利用：被人们直接利用，利用方式如下表所示。
方式 示例 能量转化
光热转换 太阳能热水器 太阳能 内能
光电转换 太阳能发电站 太阳能 电能
光化转换用 太阳能制氢 太阳能 化学能
内
3.核能
（1）________内部蕴藏的巨大能量，叫做原子核能，简称核能。
（2）释放核能的两种方式
原子核
方式 核裂变 核聚变
定义 较____的原子核裂变为较 ____的原子核的核反应 两种较______的原子核聚合成为
一个较____的原子核的核反应
条件 用中子轰击较重的原子核 超高温
是否 可控 核反应堆可控制链式反应的 速度 目前，核聚变还不能加以控制
实例 ____弹爆炸；核反应堆发电 ____弹爆炸；太阳自身发光发热
重
轻
原子
轻
重
氢
问题导思
1.燃油汽车主要以汽油、柴油为燃料，汽油、柴油属于哪一类能源？
答：汽油、柴油主要是从石油中提炼出来的，属于不可再生能源。
2.核能发电有什么优点，利用核能可能带来什么问题？
答：核能发电的优点是运行时不会产生二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对
大气和环境有污染的物质。利用核能可能带来的问题是核反应堆内有大
量的放射性物质，如果出现核泄漏，就会对生态及民众造成伤害。
20.1 能源 20.2 开发新能源
重点直击 导析
典例精析
知识点1 能源的分类
例1 下列能源中：①煤炭、②水能、③石油、④太阳能、⑤天然气、⑥
风能、⑦电能，其中属于不可再生能源的是________，属于可再生能源
的是________。（选填序号）
①③⑤
②④⑥
【解析】煤炭、石油、天然气是古代动植物的遗骸经过漫长的地质年代
形成的，一旦被消耗，在短时间内无法从自然界得到补充，属于不可再
生能源。水能、风能、太阳能可以从自然界里源源不断地获得，属于可
再生能源。电能是通过一次能源转化来的二次能源，不属于可再生能源
和不可再生能源的范畴。
小锦囊
可再生能源和不可再生能源的辨别：
①可再生能源的再生周期远短于人类开发时间的尺度，其资源量
近乎无限，即“取之不尽，用之不竭”；
②不可再生能源依赖有限的地质储量，形成周期漫长（一般为数
百万年至数亿年），无法匹配人类高速消耗的节奏。
针对训练
1.广西北海市属于亚热带滨海城市，有丰富的能源。下列能源中属于不
可再生能源的是( )。
D
A.太阳能 B.风能 C.潮汐能 D.海底石油
知识点2 太阳能和核能
例2 我国“祝融号”火星车工作时，所需要的电能是由两侧的太阳能电池
翼将______能转化而来的，它来源于太阳内部氢原子核在超高温下发生
______（选填“裂变”或“聚变”）而释放出的巨大核能。
太阳
聚变
【解析】太阳核心的温度高达1 500万摄氏度，氢原子核在超高温的条
件下发生聚变，释放出巨大的核能，然后以光和热的形式向四周辐射太
阳能。火星车的太阳能电池翼是一种光电转换设备，它把太阳能直接转
化成电能。
小锦囊 目前，人们还不能使核聚变在可控制的条件下长时稳定发电，
故核电站利用的是核裂变产生的能量，其能量转化过程为核能 内能
机械能 电能。
针对训练
2.“华龙一号”核电站是我国核电走向世界的“国家名片”，其反应堆内的
核反应是( )。
B
A.不可控的核裂变 B.可控的核裂变
C.不可控的核聚变 D.可控的核聚变
20.1 能源 20.2 开发新能源
素养达标 导练
基础巩固
1.我国空间站在外太空工作时，消耗的能源主要是( )。
D
A.煤炭 B.石油 C.水能 D.太阳能
2.为了减少对环境的污染，未来占我国能源消耗总量的比例逐步降低的
能源是( )。
A
A.煤炭 B.核能 C.风能 D.水能
3.下列发电站利用不可再生能源发电的是( )。
C
A.水力发电站 B.风力发电站 C.火力发电站 D.太阳能发电站
4.我国制定了“碳达峰”的目标，为此需要逐步减少使用( )。
A
A.煤炭、天然气 B.太阳能、风能 C.潮汐能 D.水能
5.图20-1-1表示用中子轰击铀 原子核产生氪核和钡核的模型。下列
说法正确的是( )。
B
图20-1-1
A.该模型表示的是核聚变
B.该反应产生的中子可继续轰击其他铀核
形成链式反应
C.用中子轰击任何一种原子核都可以发生
这种反应
D.不能用该反应获得能量的方式来发电
6.为了降低对化石能源的依赖，我国正在大力开发核能发电。核反应堆
中利用核______ （选填“聚变”或“裂变”）释放的能量，通过汽轮机将
能量转化成______能，再通过发电机最终转化成电能，产生的电能属于
______（选填“一次”或“二次”）能源。
裂变
机械
二次
7.我国新一代“人造太阳”装置——环流器二号装置 在成都建
成并实现首次放电。该“人造太阳”装置与太阳发光发热的原理类似，利
用核______（选填“聚变”或“裂变”）这种方式释放出巨大的核能，且不
产生高放射性核废料，核能属于__________（选填“可再生”或“不可再
生”）能源。
聚变
不可再生
能力提升
图20-1-2
8.下列四组能源可按不同方式分类，其中能归
入图20-1-2中阴影部分的一组是( )。
B
A.煤炭、沼气 B.太阳能、风能
C.水能、天然气 D.石油、核能
【解析】水能和风能都是太阳能通过大气和
水的升腾循环所产生的。煤炭和石油都由古
代动植物的遗骸转化而来，而动植物获取的
能源直接或间接来自太阳能。核能不来自太
阳能。
9.下列说法正确的是( )。
D
A.天然气和太阳能都是清洁能源，人类可以无穷无尽地开发
B.核能是物质发生化学反应时所释放的能量
C.因为水能是可再生能源，所以我们不必节约用水
D.为应对能源危机，开发利用太阳能等新能源势在必行
【解析】核能是在原子核发生变化时所释放的能量，核反应不属于化学
反应。地球上可以利用的淡水资源是有限的，因此需要节约用水。
综合拓展
10.核电站的发电流程如图20-1-3所示，核反应堆内不停地发生着______
___（选填“核聚变”或“核裂变”），产生的热量转化为水的____能，水
蒸气推动汽轮机运转，转化为汽轮机的______能，汽轮机带动发电机发
电，转化为人们所需要的电能。
核裂变
内
机械
图20-1-3(共23张PPT)
第二十章 能源与能量守恒
20.3 能量的转化与能量守恒
20.4 能源、环境与可持续发展
20.3 能量的转化与能量守恒
20.4 能源、环境与可持续发展
新知预习 导学
知识梳理
1.能量的转移与转化
能量的转移 能量的转化
理解 能量从一个物体转移到其他 物体 能量在一定条件下从一种形式转
化为其他形式
特征 能量的形式不变 能量的形式发生变化
实例 用热水袋取暖 电池的充、放电过程
2.能量守恒定律
（1）内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体
转移到其他物体，或者从一种形式转化为其他形式，能量在转移和转化
过程中，总量__________。
（2）只要发生能量的转移和转化，就一定服从能量守恒定律，不需要
任何条件。
保持不变
3.能量在转移和转化过程中的方向性
（1）能量的转移具有方向性：内能总是自动地从______物体向______
物体转移。
（2）能量的转化具有方向性：能量转化只能自动地朝一个方向进行，
如内能不可能无条件地自动转化为电能、机械能等。
（3）理解：符合能量守恒定律的过程不一定都会自动发生，总有一部
分能量是不能被有效利用的。
高温
低温
4.能源、环境与可持续发展
（1）化石能源的大量使用，会产生大量的污染气体和烟尘，造成环境
的污染和破坏。
（2）可持续发展的措施：改进传统能源的技术，着力开发无污染的
“______能源”。
绿色
问题导思
1.冬天，火炉把燃料燃烧产生的内能传递给房间里的空气，供人们取暖；
到了来年春天，不能把这些内能重新收集起来再用，这说明了什么物理
原理？
答：能量的转移和转化具有方向性，即内能只能自发地从高温物体转移
到低温物体。
2.为减少碳排放量，我们在日常生活中应怎么做？
答：通勤优先步行或骑行，使用节能电器，减少使用一次性用品，减少
食物浪费等。
20.3 能量的转化与能量守恒
20.4 能源、环境与可持续发展
重点直击 导析
典例精析
知识点1 能量守恒定律
图20-3-1
例1 有人设想的一种“永动机”如图20-3-1所示，给轮子
一个动力使它开始转动后，则( )。
A.装置所具有的机械能始终不变
B.如果没有能量补充，装置最终会停下来
C.装置可以一直转动下去
D.装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
图20-3-1
【解析】该装置在工作的过程中，由于摩擦的存在，
机械能转化为内能，所以机械能会变小，故A错误。如
果没有能量补充，机械能会逐渐变小，装置最终会停
下来，故B正确，C错误。装置在运动的过程中，小球
的高度会发生变化，重力势能发生改变，速度发生变
化，动能发生改变，有重力势能和动能的转化，故D错
误。
【答案】B
小锦囊 能量在转化过程中，只要有机械运动就必须克服摩擦力做功，
产生的热量向四周扩散，这样运动的能量就会越来越少，因此“永动
机”不可能制成。
针对训练
1.自然界中，能量不但可以从一个物体转移到其他物体，而且可以从一
种形式转化为其他形式。例如某广场的音乐喷泉利用电动机把水喷向空
中时，电动机将______转化为机械能和内能，此过程中能的总量______
_____（选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”）。
电能
保持
不变
知识点2 能量转移与转化的方向性
例2 关于能量的转移和转化，下列判断正确的是( )。
A.能量转移和转化没有方向性
B.电取暖器辐射到房间里的热量可以再利用
C.热量可以从低温物体转移到高温物体
D.汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车
【解析】能量的转移和转化具有方向性。电取暖器辐射到房间里的热量
被人和房间吸收，由于内能的转移具有方向性,因而这部分内能不可以
再收集利用,故A、B错误。热量不可以自发地从低温物体转移到高温物
体,但在外界的影响下,热量可以从低温物体转移到高温物体,例如电冰箱
在消耗电能的情况下,可以将热量从低温物体转移到高温物体,故C正确。
汽车刹车时,由于摩擦,汽车的动能转化为地面、空气的内能,这些能量会
散发到周围的环境中,无法再回收利用,因此不能驱动汽车,故D错误。
【答案】C
小锦囊 能量的转移和转化具有方向性,自然界里各种宏观运动都会产生
热,热量向四周扩散,成为“无用的能量”。注意：内能并非不可以转化为
其他形式的能量,而是要满足一定的条件。
针对训练
2.（多选）关于能量转移和转化的方向性，下列说法正确的是( )。
BC
A.在自然界中所有的能量都能利用
B.能量的利用是有条件的,也是有代价的
C.不同温度的物体发生自发的热传递时,热量只能从高温物体传到低温物体
D.汽车刹车时,车的动能转化为内能,这些内能可以收集起来,再作为车行
驶的动力
20.3 能量的转化与能量守恒
20.4 能源、环境与可持续发展
素养达标 导练
基础巩固
1.下列能源在使用中对环境污染最小的是( )。
C
A.煤炭 B.汽油 C.太阳能 D.木柴
2.下列做法会加剧温室效应的是( )。
D
A.大量植树造林 B.控制煤、石油、天然气的使用
C.大力开发核能、太阳能和风能 D.焚烧秸秆肥田
3.我国“十四五”规划中提出逐步实现“碳达峰”与“碳中和”。下列做法不
符合“低碳生活”理念的是( )。
D
A.外出随手关灯 B.购物时自带布袋
C.骑自行车出行 D.使用一次性餐具
4.下列四种现象中，只发生能的转移而没有能的转化过程的是( )。
C
A.水蒸气会把壶盖顶起来 B.植物吸收太阳光进行光合作用
C.冬天，用手摸户外金属时感到冷 D.闭合开关，电灯会发光
5.关于能量守恒定律，下列说法正确的是( )。
C
A.根据该定律可知：某个人具有的能量总是保持不变
B.“摩擦生热”是创造内能的过程，说明能量可以从无到有创造出来
C.自然界任何制造永动机的设想，无论它多么巧妙，都是徒劳
D.一个单摆在来回摆动多次后总会停下来，说明能量是不守恒的
【解析】一个单摆在来回摆动多次后总会停下来，是因为机械能转化成
内能，并非能量不守恒，故D错误。
6.生活中有如下现象：①热水在空气中逐渐变凉；②人坐在火炉旁，觉
得全身暖和了；③电热水器通电后加热水；④点燃汽油，汽油燃烧；⑤
飞驶而过的流星拖着一条发光的“红尾巴”。属于能量转移的是______，
属于能量转化的是________。（均填序号）
①②
③④⑤
7.汽车刹车的过程中，能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中，
此过程中能量的总和______（选填“增大”“减小”或“不变”）。散失到空
气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车，这是因为能量的转
移和转化具有________。
不变
方向性
能力提升
8.（多选）关于能量转移和转化的方向性，下列说法正确的是( )。
AC
A.在自然界中不是所有的能量都能利用
B.能量的利用是没有条件的
C.不同温度的物体发生自发的热传递时，方向只能是从高温物体到低温
物体
D.空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
【解析】空调既能制热又能制冷，是因为在它工作过程中电流做了功
（即有外界的影响），而热传递的方向性是指自发的过程，故D错误。
9.（多选）能源危机产生的根源是能量的转移和转化具有方向性。下列
事例能说明能量的转移和转化具有方向性的是( )。
AD
A.热量总是自动地从高温物体传到低温物体
B.足球被踢出后向前滚动
C.熟鸡蛋无法再恢复到被煮熟前的状态
D.人在活动过程中消耗的生物质能，不可能重新自动回归身体
【解析】足球向前滚动是因为足球具有惯性，熟鸡蛋不能恢复原状是因
为物质结构发生了变化。
综合拓展
图20-3-2
10.某研究小组精心设计的一种机械如图20-3-2所示，高
处的水通过左侧的管道向下流动，水流冲击叶片，叶
片的转动带动砂轮转动，就可以打磨需要的工件，同
时带动右侧的抽水器将水从低处抽到高处，继续向下
流动，从而永不停歇。这种机械是否能够一直工作下
去？请说明原因。
答：不能。理由：高处的水流冲击叶片并使其转动对外做功时,总会有
一部分机械能以内能的形式向四周扩散，成为无用的能量，即机械能会
逐渐减小，根据能量守恒定律可知,从高处流下的水不可能全部被抽回
原高处,机械不能一直工作下去。（答案不唯一，合理即可）
图20-3-2
